Sustainable integration of renewable energy into China’s power system: trends, present situation, and challenges

تخيل الغلاف الجوي للأرض كبطانية ضخمة غير مرئية تحافظ على دفء كوكبنا. لفترة طويلة، كنا نضيف طبقات إضافية إلى هذه البطانية من خلال حرق الوقود الأحفوري مثل الفحم والنفط، مما يحبس الكثير من الحرارة ويجعل المناخ يضطرب. ولإصلاح ذلك، يحاول العلماء والمهندسون استبدال تلك الوقودات القذرة بـ "الطاقة المتجددة" — وهي مصادر طاقة تعوضها الطبيعة باستمرار، مثل الرياح وأشعة الشمس والمياه المتدفقة. فكر في الأمر كأنك تستبدل سيارة تعمل بالبنزين الغالي ذو الرائحة الكريهة بسيارة تعمل بنسيم الهواء النقي وأشعة الشمس المجانية. لكن الجزء الصعب هنا هو أن الرياح لا تهب دائمًا، والشمس لا تشرق دائمًا. لذا، فإن السؤال الكبير ليس فقط حول بناء المزيد من الألواح الشمسية أو توربينات الرياح؛ بل يتعلق بكيفية توصيل مصادر الطاقة غير المستقرة هذه بشبكتنا الكهربائية الحالية دون التسبب في انقطاع هائل للتيار. إنه يشبه محاولة الحفاظ على عرض توازن ضخم ودقيق بينما الكرات التي تقذفها تكون أحيانًا ثقيلة وأحيانًا خفيفة، وأحيانًا تختفي للحظة.

هذه الورقة البحثية، التي كتبها فريق من الباحثين من معهد هاربين للتكنولوجيا، تغوص بعمق في كيفية تعامل الصين مع هذا العرض المثير للتوازن. الصين هي أكبر مستخدم للطاقة في العالم وأكبر مصدر للكربون، لذا فإن نجاحها أو فشلها في التحول إلى الطاقة الخضراء هو أمر بالغ الأهمية للجميع على كوكب الأرض. لم ينظر المؤلفون فقط إلى عدد الألواح الشمسية الجديدة التي بنتها الصين؛ بل نظروا إلى الصورة الكاملة. لقد راجعوا مئات الدراسات ليروا ما إذا كانت الصين تقوم فقط بتكديس القدرة الاستيعابية (بناء المزيد من الأدوات) أم أنها تدمج هذه الأدوات فعليًا في نظام يعمل بسلاسة. تشير نتيجتهم الرئيسية إلى أنه بينما بنت الصين قدرة هائلة من الطاقة المتجددة — متجاوزة الوقود الأحفوري في الحجم الإجمالي لأول مرة في عام 2023 — إلا أنه لا تزال هناك فجوة بين مقدار الطاقة المتاحة ومقدار الطاقة الذي يتم استخدامه فعليًا وبفعالية. وتجادل الورقة بأن التحدي الكبير القادم ليس مجرد البناء، بل هو حل الألغاز التقنية والاقتصادية والاجتماعية لتناسب هذه المصادر المتغيرة في شبكة صُممت من أجل طاقة الفحم المستقرة والمتوقعة.

قصة النهضة الخضراء في الصين

التحول الكبير: من البناء إلى التوازن
تخيل نظام الطاقة في الصين كأوركسترا ضخمة وقديمة الطراز. لعقود من الزمن، عزف الموسيقيون (محطات طاقة الفحم) إيقاعًا ثابتًا ومتوقعًا. الآن، تحاول الصين استبدال الأوركسترا بفرقة من عازفي موسيقى الجاز الارتجالية (الرياح والشمس). عازفو الجاز رائعون ومجانيون، لكنهم لا يعزفون دائمًا على الإيقاع. وجد الباحثون أنه بحلول نهاية عام 2023، قامت الصين بتركيب أكثر من 1,516 جيجاوات من قدرة الطاقة المتجددة. هذا رقم ضخم! في الواقع، وللمرة الأولى، كان الحجم الإجمالي لمصادر الطاقة الخضراء هذه أكبر من الحجم الإجمالي لمصادر طاقة الوقود الأحفوري، مما شكل 52% من إجمالي قدرة الطاقة المثبتة في البلاد.

ومع ذلك، تشير الورقة إلى وجود عقبة حاسمة: مجرد امتلاكك للآلات لا يعني أن الموسيقى مثالية. فبينما كانت القدرة (القدرة على صنع الموسيقى) ضخمة، إلا أن الكهرباء المولدة فعليًا من المصادر المتجددة كانت حوالي 30.6% فقط من إجمالي الطاقة المنتجة في عام 2023. إنه يشبه امتلاك ملعب مليء بالمغنيين، لكن ثلثهم فقط يغنون في أي لحظة معينة. تخبرنا هذه الفجوة أن التحدي الحقيقي قد تغير. لم يعد الأمر يتعلق بـ "كم لوح شمسي يمكننا بناؤه؟"، بل أصبح "كيف نضمن أن الشبكة يمكنها التعامل مع الرياح والشمس دون أن يتوقف القاطع الكهربائي؟".

شخصيات العرض: أنواع مختلفة من الطاقة الخضراء
تقسم الورقة "الموسيقيين" المختلفين في أوركسترا الصين الخضراء، مشيرة إلى أنهم جميعًا يلعبون أدوارًا مختلفة تمامًا:

• طاقة الرياح: هي القوة الضاربة في الشمال. تقع معظم مزارع الرياح في الصين في مناطق "الشمال الثلاثة" (مثل منغوليا الداخلية وشينجيانغ)، حيث تهب الرياح بقوة وتوجد مساحات شاسعة من الأراضي المفتوحة. ولكن نظرًا لأن هذه الأماكن العاصفة بعيدة عن المدن الكبيرة التي تحتاج إلى الكهرباء، يجب أن تسافر الطاقة لمسافة طويلة. إنه يشبه امتلاك برج مياه ضخم في الجبال ولكنك بحاجة إلى نقل المياه عبر أنابيب إلى مدينة تبعد مئات الأميال.
• الطاقة الشمسية: هي النجم الأسرع نموًا. يحدث هذا بطريقتين: مزارع شمسية "مركزية" ضخمة في الشمال الغربي المشمس والجاف، وألواح "موزعة" أصغر على الأسطح في الشرق المزدحم. الألواح الموجودة على الأسطح رائعة للاستخدام المحلي، لكنها قد تكون صعبة على خطوط الطاقة المحلية، التي لم تُبنَ للتعامل مع تدفق الكهرباء للخلف من المنازل إلى الشبكة.
• الطاقة الكهرومائية: هي المخضرمة في المجموعة. إنها الأكثر نضجًا وموثوقية، وتوجد غالبًا في الجنوب الغربي الغني بالمياه. إنها تشبه خط "الباص" (Bass) الثابت في الفرقة الموسيقية. لكن لديها مشكلة: فهي تعتمد على المطر. إذا لم يأتِ المطر، يصبح صوت "الباص" خافتًا.
• الطاقة الحيوية والطاقة الحرارية الأرضية: هما الأدوار المساندة. تحرق الطاقة الحيوية النفايات (مثل بقايا المحاصيل) لصنع الطاقة، وهو أمر رائع لتنظيف النفايات ولكنه يتطلب إمدادًا ثابتًا من الوقود. أما الطاقة الحرارية الأرضية فتستخدم الحرارة من أعماق الأرض، وتستخدم غالبًا لتدفئة المباني، لكنها لا تزال لاعبًا صغيرًا في توليد الكهرباء.

الجيد، والسيئ، والقبيح
يؤكد الباحثون أن الانتقال إلى الطاقة الخضراء هو سلاح ذو حدين. من ناحية، هو فوز هائل للكوكب؛ فهو يقلل من انبعاثات الكربون، ويساعد الصين في تحقيق أهداف "الكربون المزدوج" الخاصة بها (ذروة الانبعاثات قبل 2030 والحياد قبل 2060)، ويخلق فرص عمل. كما أنه يجلب الكهرباء إلى القرى النائية التي لم تكن تملكها من قبل.

لكن الورقة تحذر أيضًا من أن كلمة "أخضر" لا تعني "مثالي". فكل تقنية لها تكلفة خفية:

• مزارع الرياح يمكن أن تكون خطيرة على الطيور وتغير المشهد الطبيعي المحلي.
• الألواح الشمسية تتطلب الكثير من الأراضي، وعملية تصنيعها يمكن أن تنتج نفايات سامة إذا لم تتم إدارتها بشكل جيد.
• سدود الطاقة الكهرومائية يمكن أن تعيق حركة الأسماك في مجرى النهر وتغير النظام البيئي للنهر.
• الطاقة الحيوية يمكن أن تنافس المحاصيل الغذائية على الأراضي وتسبب تلوثًا للهواء إذا لم يكن الحرق نظيفًا.

ويقترح المؤلفون أنه لا يمكننا فقط النظر إلى مقدار الكربون الذي تم توفيره؛ بل يجب أن ننظر إلى دورة الحياة الكاملة لهذه المشاريع، بدءًا من صنع المعدات وصولاً إلى إعادة تدويرها عندما تصبح قديمة.

العقبات: لماذا ليس الأمر سهلاً؟
إذن، لماذا لا يسير الانتقال بسلاسة؟ تحدد الورقة أربع عقبات كبيرة تبطئ وتيرة العمل:

1. التشابك التقني: تم بناء الشبكة الكهربائية من أجل طاقة مستقرة. أما الرياح والشمس فهما "متغيران" (يتغيران بسرعة). عندما توصل الكثير منهما، يمكن أن تصبح الشبكة مهتزة. إنه يشبه محاولة موازنة أرجوحة (سيسو) مع مجموعة من الأطفال يقفزون ويغادرونها في أوقات عشوائية. تحتاج الشبكة إلى أدوات جديدة للحفاظ على استقرار الجهد والتردد، مثل البطاريات العملاقة (التخزين) والبرمجيات الذكية لإدارة التدفق.
2. مشكلة المال: على الرغم من أن تكلفة بناء طاقة الرياح والشمس تنخفض، إلا أن النظام بأكمله مكلف. فأنت بحاجة إلى دفع ثمن البطاريات لتخزين الطاقة، وخطوط الطاقة الجديدة لنقلها، والتأمين في حال لم تهب الرياح. البنوك تخشى أحيانًا إقراض المال لهذه المشاريع لأن العوائد ليست مضمونة بعد.
3. فوضى القواعد: الصين بلد ضخم، وتختلف القواعد من مقاطعة إلى أخرى. قد تتبع مزرعة رياح في مقاطعة ما قواعد صارمة، بينما تتبع مزرعة شمسية في مقاطعة أخرى قواعد مختلفة. وهذا يجعل من الصعب بناء نظام وطني يعمل معًا. بالإضافة إلى ذلك، الموارد (الرياح والشمس) موجودة في الغرب، لكن الناس الذين يحتاجون الطاقة موجودون في الشرق. ونقل تلك الطاقة عبر البلاد هو كابوس لوجستي.
4. عامل البشر: أحيانًا، تشعر المجتمعات المحلية بالقلق. قد يخشون أن تستولي مزرعة شمسية على أراضيهم الزراعية أو أن تكون توربينات الرياح مزعجة. إذا لم يثق الناس في المشروع أو لا يرون كيف يستفيدون منه، فقد يرفضونه. تشير الورقة إلى أنه لكي تنجح المشاريع، يجب أن يكون الناس جزءًا من الحوار وأن يشاركوا في الفوائد.

الخلاصة
يخلص الباحثون إلى أن الصين قد نجحت في بناء أساس ضخم لمستقبل أخضر، لكن الجزء "السهل" المتمثل في مجرد البناء قد انتهى. المرحلة التالية أصعب بكثير: وهي جعل النظام بأكمله يعمل معًا بسلاسة. ويقترحون أنه لكي تنجح، تحتاج الصين إلى التركيز على "التكامل المستدام". وهذا يعني ليس فقط عدّ كم عدد الألواح الشمسية المثبتة، بل ضمان أن تكون الشبكة مرنة بما يكفي للتعامل معها، وأن تكون النماذج المالية منطقية، وأن تكون القواعد متسقة عبر البلاد، وأن تكون المجتمعات المحلية سعيدة بالتغييرات.

لا تدعي الورقة أن الصين قد حلت كل هذه المشكلات بعد. بدلاً من ذلك، تقترح أن هذه هي المجالات الحاسمة التي يجب أن يركز عليها العمل والسياسات في المستقبل. إذا تمكنت الصين من تعلم كيفية التلاعب بكرات الطاقة الخضراء هذه دون إسقاطها، فلن يساعد ذلك أهدافها المناخية فحسب، بل سيظهر للعالم أجمع كيف يفعل ذلك أيضًا. ولكن حتى ذلك الحين، يظل الانتقال تحديًا معقدًا ومستمرًا وليس انتصارًا نهائيًا.